單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于ADC0809溫度測(cè)量單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于adc0809溫度測(cè)量單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù).32. 功能與框圖.43. a/d轉(zhuǎn)換電路的制作.44. 單片機(jī)部分.115. 基本人機(jī)接口設(shè)計(jì).156. 附錄.157. 總程序.168. 參考文獻(xiàn).19一.設(shè)計(jì)任務(wù)1.設(shè)計(jì)題目：基于adc0809溫度測(cè)量單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2目的意義：(1)綜合運(yùn)用并鞏固所學(xué)單片機(jī)設(shè)計(jì)知識(shí)；(2)采用編程的方法實(shí)現(xiàn)基于adc0809溫度測(cè)量單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容：a/d轉(zhuǎn)換電路的制作 。 掌握a/d轉(zhuǎn)換電路的制作。 掌握溫度采樣電路的原理和制作。 掌握將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)換算成實(shí)際溫度值的方法。 掌握相應(yīng)電路的程序編寫(xiě) （2）基本人機(jī)接口設(shè)計(jì)

2、 完成顯示接口設(shè)計(jì)。 完成鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要求：按題意要求，畫(huà)出原理圖；單片機(jī)接線(xiàn)圖；按照題目要求設(shè)計(jì)采集電路；完成單片機(jī)控制程序；完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（15頁(yè)）；設(shè)計(jì)上交內(nèi)容：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（包括1、2、3、4、5項(xiàng)）1.4設(shè)計(jì)步驟理解并確定設(shè)計(jì)要求確定整體控制方案編寫(xiě)程序說(shuō)明書(shū)附錄附上電路圖一張及匯編控制程序一份，說(shuō)明書(shū)分三章描述，即設(shè)計(jì)內(nèi)容的前三點(diǎn)。二.功能與框圖溫度傳感器a/d轉(zhuǎn)換cpu控制顯示端口如上圖，模擬溫度傳感器采集數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)ad轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)送至8051。此后8051換算整理數(shù)據(jù)，將所算得的溫度送至顯示電路三. a/d轉(zhuǎn)換電路的制作1、a/d轉(zhuǎn)換器 選用芯片目前8路8位逐次逼近型a/

3、d轉(zhuǎn)換cmos芯片adc0809無(wú)論在工程設(shè)計(jì)還是教學(xué)過(guò)程中都是作為首選。如圖，adc0809由1個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存及譯碼器、一個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。為了實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)設(shè)置了帶有鎖存功能的8路模擬選通開(kāi)關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存和譯碼電路，可對(duì)8路05v的輸入模擬電壓進(jìn)行分時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。 adc0809是28管腳芯片，輸出與ttl兼容，以下是部分引腳功能： in7in0：模擬量輸入通道。 a、b、c：模擬通道地址線(xiàn)(如表1)。 ale：地址鎖存信號(hào)。對(duì)應(yīng)于ale上跳沿，a、b、c地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 start：

4、轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 d7d0：數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)。 oe：輸出允許信號(hào)。它用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 clk：時(shí)鐘信號(hào)，最高頻率為1280khz。 eoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。eoc=0時(shí)，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；eoc=1時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束。 vref：參考電壓。參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。 與8051相連 adc0809是8位分辨率a/d轉(zhuǎn)換芯片，片選地址為#7fffh。參考電壓為5v，設(shè)輸入電壓為vout，則有 d=vout*255/5=vout*51 其中 d表示adc0809輸出的數(shù)值 表示不超過(guò)范圍內(nèi)的最大整數(shù) 需注意的是adc0809的最高時(shí)鐘頻率為128

5、0khz 而80c52的ale。12mhz*1/6=2mhz1280khz 所以必須采用分頻器。74ls74是d觸發(fā)器。如下所示經(jīng)過(guò)分辨便可得到1mhz的頻率，滿(mǎn)足條件。 其中clk為輸入，接單片機(jī)的ale； clock為輸出，接adc0809的clock。2、 溫度采集電路1.電阻式溫度傳感器的工作原理： 利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化而變化，可以將溫度變化為敏感元件電阻的變化，這種變化既可以是正向的，也可以是逆向的。2.金屬熱電阻的工作原理： 金屬的電阻值隨著溫度的改變而改變，呈線(xiàn)性遞增關(guān)系。（1）鉑熱電阻工作原理；（2）銅熱電阻工作原理。3.熱敏電阻的特點(diǎn) （1）機(jī)械性能 （2）體積

6、小 （3）靈敏度高（4）復(fù)現(xiàn)性差，互換性差，非線(xiàn)性，測(cè)量范圍小。4. 熱敏電阻的主要參數(shù) （1）耗散系數(shù) （2）熱容 （3）電阻溫度系數(shù) （4）標(biāo)稱(chēng)電阻值 （5）能量靈敏度 （6）額定功率 （7）時(shí)間常數(shù)5.用于測(cè)量溫度的熱敏電阻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。沒(méi)有外保護(hù)層的熱敏電阻只能用于干燥的環(huán)境中，在潮濕、腐蝕性等惡劣環(huán)境下只能使用密封的熱敏電阻。測(cè)量時(shí)先對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定。將絕緣的熱敏電阻放入32（表頭的零位）的溫水中，待熱量平衡后，調(diào)節(jié)rp1，使指針在32上，再加熱水，用更高一級(jí)的溫度計(jì)監(jiān)測(cè)水溫，使其上升到45。待熱量平衡后，調(diào)節(jié)rp2，使指針在45上。再加入冷水，逐漸降溫，反復(fù)檢查32-45范圍內(nèi)

7、刻度的準(zhǔn)確性。6.（1）a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)子程序。adst： push acc ；開(kāi)中斷 setb ea ；外中斷1定義為跳變出發(fā) setb it1 ;送adc0809口地址 mov dptr,#0bfffh ；選通in0通道 mov a,#00h ；啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換 movx dptr,a ； nop ；nop ；nop ； nop ；nop ；setb ex1 ；開(kāi)外中斷1pop accret (2) a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷處理程序。adint1 push psw ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) push acc push dph push dpl mov dptr,#0bfffh movx a,dptr ；讀a/d轉(zhuǎn)

8、換結(jié)果 mov 60h,a ;送入片內(nèi)ram的60h單元中 mov a,#00h ；再次啟動(dòng)in0通道 movx dptr,a pop dpl ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) pop dph pop accpop pswret1四.單片機(jī)部分mcs-51系列單片機(jī)提供全雙工串行通信接口rxt、txd，其內(nèi)部具有兩個(gè)相互獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器sbuf和兩個(gè)特殊功能寄存器pcon、scon，利用這兩個(gè)特殊功能寄存器來(lái)控制串行口的工作方式和波特率，輔以一定的通信協(xié)議，可以將緩沖器中的數(shù)據(jù)、指令發(fā)送給上位機(jī)。下面這段程序是發(fā)送數(shù)據(jù)，再將接收的數(shù)據(jù)跟發(fā)送出去的數(shù)據(jù)比較，若相同則進(jìn)行，不同則重新發(fā)送一次。串行通信是采用工作方

9、式1，波特率是9600b/s，發(fā)送數(shù)據(jù)是中斷方式，接送數(shù)據(jù)是查詢(xún)方式。定時(shí)器tl選用工作方式2，初值為#0fdh，晶振頻率12hz。org 0000hsjmp startorg 0023h ；串行中斷人口地址sjmp strorg 0030h ；程序開(kāi)始start:mov sp，#60h ；設(shè)堆棧起始地址mov tmod，#20h ；選t1定時(shí)模式2mov pcon,#80h ；smod=1mov th1,#0fdh ；串行通信的波特率為9600hzsetb tr1 ；啟動(dòng)定時(shí)器t1clr et1 ；關(guān)定時(shí)器t1中斷mov scon,#50h ；串行口方式1工作，允許接收。setb ea ；開(kāi)

10、總中斷setb es ；開(kāi)串行口中斷mov 30h,a ；存數(shù)據(jù)mov sbuf,a ；發(fā)送數(shù)據(jù)sjmp $ ；等待中斷str: mov r2,#1 ajmp str1loop: djnz r2,str3 ；兩次發(fā)送不成功則放棄mov a,30h ；重新發(fā)送數(shù)據(jù)mov sbuf,ajnb ti,$str1:clr ti ；清除t1clr es ；關(guān)串行中斷允許acall delay jnb ri,loop ；50ms后仍沒(méi)收到pc機(jī)的回復(fù)則重新發(fā)送mov a,sbuf ；從緩沖器讀數(shù)據(jù)clr ricjne a,30h,loop ；若數(shù)據(jù)不同則重新發(fā)送str3:setb es ；開(kāi)串行中斷允許r

11、etidelay: mov r0,#50delay2:mov r1,#0fahdelay1:nop nop djnz r1,delay1 djnz r0,delay2 retend五.基本人機(jī)接口設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用4個(gè)led數(shù)碼管為顯示單元，其中3個(gè)為溫度數(shù)值，一個(gè)為溫度單位。如圖所示，譯碼器采用74ls47芯片。74ls47的a、b、c、d分別接上p1.0p1.3口，p1.4到p1.7分別介紹數(shù)碼管的公共級(jí)。bi/rbo、rbi、lt分別街上p2.4到p2.6。 74ls47是數(shù)字集成電路，用于將bcd碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字，譯碼為編碼的逆過(guò)程。它將編碼時(shí)賦予代碼的含義“翻譯”過(guò)來(lái)。實(shí)現(xiàn)譯碼的

12、邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。74ls47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用，下表列出了74ls47的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。 ltrbia3a2a1a0bi/rboabcdefgout1100001000000101x00011100011111x00101001001021x00111000011031x01001100110041x01011010010051x01101110000061x01111000111171x10001000000081x1001100011009xxxxxx01111111熄滅10000001

13、111111熄滅0xxxxx100000008(1)lt()：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當(dāng)lt()=0時(shí)，無(wú)論輸入a3 ，a2 ，a1 ，a0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，若驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管正常，是顯示8。 (2)bi()：滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的。bi()=0時(shí)。不論lt()和輸入a3 ，a2 ，a1，a0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽(yáng)極數(shù)碼管熄滅。 (3)rbi(-)：滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當(dāng)對(duì)每一位a3= a2 =a1 =a0=0時(shí)，本應(yīng)顯示0，但是在rbi(-)=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和

14、加入滅燈信號(hào)的結(jié)果一樣，將0熄滅。 (4)rbo()：滅零輸出，它和滅燈輸入bi()共用一端，兩者配合使用，可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。 六. 附錄七.總程序org 0000h ajmp main org 0003h ;外部中斷0入口地址 ajmp orq org 0023h ;串行口中斷入口地址 ajmp msg org 0030hmain: mov sp,#60h ;設(shè)堆棧起始地址 setb ea ;開(kāi)總中斷 setb ex0 ;開(kāi)外部中斷0 setb it0 ;外部中斷0邊緣觸發(fā) mov tmod,#20h ;選t1定時(shí)模式2 mov pcon,#80h ;smod=1 mov th

15、1,#0fdh ;波特率=9600hz mov scon,#50h ;串行口方式1工作，允許接收 setb tr1 ;啟動(dòng)定時(shí)器t1 clr et1 ;關(guān)定時(shí)器t1中斷 setb ip.4 ;串口中斷優(yōu)先級(jí)高setb p3.4 mov 33h,#0 mov 32h,#0 mov 31h,#0 mov dptr,#7fffh ;adc0809地址 movx dptr,a ;啟動(dòng)adc0809 clr p3.4 ;保持?jǐn)?shù)據(jù)head: mov a,33h ;循環(huán)顯示溫度數(shù)值 add a,#10h mov p1,a mov a,32h add a,#20h mov p1,a mov a,31h add

16、 a,#40h mov p1,a mov a,#83h mov p1,a ajmp headorq: clr ex0 ;關(guān)外部中斷0 push psw;psw進(jìn)堆棧 push acc;acc進(jìn)堆棧 push dph;dptr進(jìn)堆棧 push dpl mov dptr,#7fffh movx a,dptr;從adc0809中取數(shù)據(jù) setb p3.4 ;采樣數(shù)據(jù)mov 30h,a ;把數(shù)據(jù)保存到30h單元 jnb p3.5,orq1 setb es mov sbuf,a clr (2fh).0 ;用于確定已經(jīng)串行口發(fā)送 setb es mov sbuf,a jnb (2fh).0,$ ;等待串行

17、通信結(jié)束orq1: call bcd ; bcd8421 setb ex0 ;開(kāi)外部中斷0 movx dptr,a;再次選中adc0809 clr p3.4 ;保持?jǐn)?shù)據(jù) pop dpl pop dph pop acc pop psw retimsg: push psw push acc setb (2fh).0 mov r6,#1 jmp str1 loop: djnz r6,str3 ;兩次發(fā)送不成功則放棄 mov a,30h mov sbuf,a jnb ti,$str1: clr ti ;清ti clr es ;關(guān)串行口中斷 lcall delay jnb ri,loop ;若此時(shí)，pc

18、還沒(méi)回復(fù)，則重新發(fā)送 mov a,sbuf ;接收數(shù)據(jù) clr ri cjne a,30h,loop ;比較，不等則重新發(fā)送 pop acc pop pswstr3: reti bcd: mov a,30h mov dptr,#table movc a,a+dptr mov b,#64h div ab ;除以100，商為百位存于a，余數(shù)存于b mov 33h,a ;百位存放在33h單元 mov a,b ;余數(shù)送a mov b,#0ah div ab ;除以10，商為十位存于a，余數(shù)為個(gè)位存于b mov 32h,a ;十位存放在32h單元 mov 31h,b ;個(gè)位存放在31h單元 ret delay: mov r0,#50 ;延時(shí)程序delay2:mov r1,#0fahdelay1:nop nop djnz r1,delay1 djnz r0,delay2 rettable: db 00,01,02,03,03,04,05,05 ;采樣數(shù)據(jù)列表 db 06,07,07,08,09,